Development of a large-area alpha imaging detector for hand and foot monitors

森下 祐樹; 樋口 幹雄*; 金子 純一*; 北川 裕一*; 明渡 純*; 相馬 貢*; 松井 浩明*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1057, p.168702_1 - 168702_8, 2023/12

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168702

本稿では、福島第一原子力発電所等の廃炉現場における入退室管理モニターに使用される、手足のアルファ粒子の分布を詳細に計測できる広域画像検出器の開発について説明する。検出器は市販のZnS(Ag)シンチレーターと電子増倍CCDカメラを使用して開発された。数種類の放射線源を測定して検出器の有効性を評価した結果、極めて短時間でアルファ線の位置を検出でき、最大11Bq/cmの汚染レベルを可視化できることがわかった。検出最小表面活性濃度評価の結果、4Bq/cmを達成するには2.0分以上、0.4Bq/cmを達成するには25.0分以上を必要とする。検出器の視野も確認し、手と靴底の大部分をカバーできる視野があることを確認した。この検出器は体内への取り込み防止や除染に役立つことが期待される。

Site-specific relaxation of peptide bond planarity induced by electrically attracted proton/deuteron observed by neutron crystallography

千葉 薫*; 松井 拓郎*; 茶竹 俊行*; 大原 高志; 田中 伊知朗*; 油谷 克英*; 新村 信雄*

Protein Science, 32(10), p.e4765_1 - e4765_13, 2023/10

https://doi.org/10.1002/pro.4765

In structural biology, peptide bonds, fundamental linkages between hundreds of amino acids, of which a protein molecule is composed, have been commonly treated as a plane structure just as Linus Pauling et al. proposed. In this paper, a site-specific peptide bond relaxation mechanism by deuterons whose localization has been suggested by neutron crystallography is proposed. A comprehensive study using X-ray and neutron diffraction and N chemical shifts of individual amide nitrogen atoms within the same peptide bond strongly suggests the relaxation of the electronic resonance structure because of site-specific modulation by protons/deuterons localized on the electron orbital of the carbonyl oxygen.

原子力機構-東海タンデム加速器の現状

株本 裕史; 松田 誠; 中村 暢彦; 石崎 暢洋; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 中川 創平; 阿部 信市

Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1109 - 1113, 2023/01

原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高運転電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビーム等を用いた核物理,核化学,原子物理,材料照射などの各分野で利用されている。本発表では、2021年度における加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。当施設では近年、運転中の放電が頻発するため、加速電圧を約15MVと以前よりも低く抑えている。これは加速電圧に対する絶縁性能が必要な機器類(セラミック製加速管や発電機駆動用アクリルシャフト等)が経年劣化してきているためと思われる。2021年度には低エネルギー側加速管7本(3.5MV相当)とアクリルシャフト2本の交換作業を行い、絶縁性能の回復を図った。2020年度にも同様の交換作業を行っており、全体的に経年劣化が進んでいると思われることから、今後は抜本的な対策を検討する必要があると考えている。また、当施設では、現在の施設のアップグレードを行い、後継となる加速器を導入する計画の立案を行っている。超伝導加速器の技術を使用し、高エネルギー・高強度の重イオンビーム等を発生させるものであり、こちらの概要についても併せて報告する。

照射済燃料試料移送時の事故時評価

森田 寿; 飯村 光一; 松井 義典; 竹本 紀之

JAEA-Technology 2022-024, 73 Pages, 2022/11

JAEA-Technology-2022-024.pdf:1.56MB

JMTRは、日本原子力研究開発機構の施設中長期計画(平成29年4月1日策定)において廃止施設に位置付けられたことから、令和元年9月18日にJMTR原子炉施設の廃止措置計画認可申請を行い、令和3年3月17日に認可を受けた。これによりJMTR使用施設については、核燃料物質を用いた照射試験を行わないことから、大洗研究所(北地区)核燃料物質使用許可の施設編JMTR(施設番号1)から照射試験に関する記載を削除するとともに、事故時評価等の変更を含め、令和2年8月7日に核燃料物質使用変更許可申請を行い、令和3年5月26日に許可を受けた。本変更許可申請に係る事故時評価は、照射試験を行わないこと、今後新たな照射済燃料試料は発生しないこと及びJMTR内に保管されている照射済燃料試料は貯蔵のみとなることから、照射済燃料試料をホットラボに引渡すための移送作業時における破損事故を想定した周辺監視区域境界における被ばく評価とした。この結果、大気拡散による外部被ばく、大気拡散による内部被ばく、直接線及びスカイシャイン線による外部被ばくにおいて線量告示等の基準を満足することを確認した。本報告書は、JMTR使用施設の変更許可に係る事故時評価の方法及びその結果についてまとめたものである。

材料照射試験装置内の荷重制御装置の改良(受託研究)

岡田 祐次; 馬籠 博克; 松井 義典

JAEA-Technology 2022-014, 113 Pages, 2022/09

JAEA-Technology-2022-014.pdf:15.79MB

JMTR(材料試験炉: Japan Materials Testing Reactor)では、2008年2013年の約5年をかけて材料照射試験装置を整備した。材料照射試験装置は、IASCC(照射誘起応力腐食割れ: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)評価研究に供するための装置である。この装置は主に炉内照射するキャプセルに軽水炉環境を模擬した高温高圧水を供給するための水環境調整装置や照射下においてキャプセル内で亀裂進展試験を行うための荷重制御装置等から構成されている。荷重制御装置は、コンパクトテンション(CT: Compact Tension)試験片に荷重負荷を与え、亀裂進展試験を行うための装置である。このCT試験片に荷重を負荷させる原理は、水環境調整装置を用いたキャプセル内の高温高圧水とその中に装荷される荷重負荷ユニットのベローズ内に供給するヘリウムボンベの荷重制御ガス圧力の圧力差でCT試験片に荷重をかけるものである。2013年にこの材料照射試験装置の調整運転を実施した。その際、ロードセル付荷重負荷ユニットを装填した試験容器を用いて、荷重制御装置の差圧と荷重の相関試験も実施した。この相関試験(最大負荷時差圧と最小負荷時差圧を往復する周期的な荷重負荷試験)において、荷重制御装置の配管抵抗性能による圧力変化速度の違いから、負荷時と除荷時の荷重変化速度が異なるという課題等が抽出され、この課題について2014年2015年にかけて改良を実施し、改良後の性能試験を実施して課題等が解決したことを確認した。本報告書では、材料照射試験装置の概要、2013年に実施した荷重測定試験で確認された課題等の抽出及び2014年2015年にかけて実施した課題解決のための荷重制御装置の改良並びに改良後の性能試験・操作手順についてまとめたものである。

Contrasting magnetic structures in SrLaCuSbO and SrLaCuNbO; Spin- quasi-square-lattice - Heisenberg antiferromagnets

渡邊 正理*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 植野 航*; 松井 一樹*; 後藤 貴行*; 萩原 雅人

Physical Review B, 105(5), p.054414_1 - 054414_12, 2022/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.054414

We report the magnetic properties of the double perovskites SrLaCuSbO (SLCSO) and SrLaCuNbO (SLCNO). The temperature dependence of the magnetic susceptibilities of both com-pounds shows a broad maximum characteristic of an = 1/2 square lattice Heisenberg antiferromagnet. Magnetic ordering occurs at = 13.6 and 15.7 K for SLCSO and SLCNO, respectively. Neutron powder diffraction measurements reveal contrasting spin structures in both compounds. The spin structures of SLCSO and SLCNO below are Nel antiferromagnetic and collinear antiferromagnetic, respectively. This result demonstrates that the nearest-neighbor interaction is dominant in SLCSO, whereas the next-nearest-neighbor interaction is dominant in SLCNO. The magnitude of the ordered moment was evaluated at 3.5 K to be = 0.39(3) for SLCSO and 0.29(2) for SLCNO, which are significantly smaller than those calculated using linear spin wave theory. We infer that the small ordered moment is caused by the effect of exchange bond randomness arising from the site disorder of Sr and La ions.

Emergence of spin-orbit coupled ferromagnetic surface state derived from Zak phase in a nonmagnetic insulator FeSi

大塚 悠介*; 金澤 直也*; 平山 元昭*; 松井 彬*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; 中島 多朗*; 花島 隆泰*; Ukleev, V.*; 青木 裕之; et al.

Science Advances (Internet), 7(47), p.eabj0498_1 - eabj0498_9, 2021/11

https://doi.org/10.1126/sciadv.abj0498

FeSi is a nonmagnetic narrow-gap insulator, exhibiting peculiar charge and spin dynamics beyond a simple band structure picture. Those unusual features have been attracting renewed attention from topological aspects. Although the surface conduction was demonstrated according to size-dependent resistivity in bulk crystals, its topological characteristics and consequent electromagnetic responses remain elusive. Here, we demonstrate an inherent surface ferromagnetic-metal state of FeSi thin films and its strong spin-orbit coupling (SOC) properties through multiple characterizations of two-dimensional conductance, magnetization, and spintronic functionality. Terminated covalent bonding orbitals constitute the polar surface state with momentum-dependent spin textures due to Rashba-type spin splitting, as corroborated by unidirectional magnetoresistance measurements and first-principles calculations. As a consequence of the spin-momentum locking, nonequilibrium spin accumulation causes magnetization switching. These surface properties are closely related to the Zak phase of the bulk band topology. Our findings propose another route to explore noble metal-free materials for SOC-based spin manipulation.

1/4波長型超伝導空洞の内面電解研磨の実施報告

仁井 啓介*; 井田 義明*; 上田 英貴*; 山口 隆宣*; 株本 裕史; 神谷 潤一郎; 近藤 恭弘; 田村 潤; 原田 寛之; 松井 泰; et al.

Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.334 - 337, 2021/10

原子力機構の東海タンデム加速器では重イオンビームを用いた核物理・核化学・材料照射などの研究が行われている。タンデム後段にはビームのエネルギーを2-3倍に増加させるための超伝導ブースターが設置されているが、長期間の休止中となっている。この超伝導ブースターの仕様は、型式=同軸1/4波長型共振器(QWR)、最適ビーム速度=光速の10%、加速電界=5.0MV/m@4Wである。現在、再稼働に向けた取り組みを行っており、各種試験を行う準備として予備の超伝導空洞の電解研磨を検討している。この空洞はニオブ-銅のクラッド板で製作されており、底部に大きな開口があるため、再度の電解研磨処理が可能な構造となっている。今回、マルイ鍍金工業と日本原子力研究開発機構が共同で1/4波長型超伝導空洞内面電解研磨について設備や条件の検討、電解研磨の実施、研磨後表面や空洞性能の評価等を行ったので、その結果を報告する。

照射設備である水力ラビット1号照射装置の解体・撤去に係る検討

馬籠 博克; 飯村 光一; 松井 義典

JAEA-Testing 2020-008, 52 Pages, 2021/02

JAEA-Testing-2020-008.pdf:5.46MB

JMTRの廃止措置に伴う水力ラビット1号照射装置の解体撤去について、過去に実施した水力ラビット2号照射装置の撤去作業の経験に基づいて、解体・撤去計画を策定するための留意事項と解体・撤去後に維持すべき機器の管理について検討した。この結果、配管類の撤去に関しては冷却水漏えい防止に必要な遮断弁や閉止フランジ等を追加する必要があること、炉プール内配管の撤去に関しては引抜治具等を事前に準備する必要があること、残存する配管は地震等の外力に耐える様に短尺化する必要があることが明らかになった。また、撤去後の維持すべき機器の管理については、3パターンの地上部機器の撤去方法に関して必要な管理方法を整理した。

表面波計測による花崗岩の音響異方性評価に関する研究

岡野 蒼*; 木本 和志*; 松井 裕哉

第15回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), p.633 - 636, 2021/01

花崗岩がマイクロクラックの配向のために音響異方性を示すこと、そのため、音響異方性の測定結果からマイクロクラックの配向性や密度を非破壊的に評価できる可能性があることはよく知られている。従来の岩石コア弾性波試験は、弾性波透過試験により音響異方性の評価が行われてきたが、この方法は現場計測や不整形な供試体への適用が難しい。そこで本研究では、表面波を使った花崗岩の音響異方性評価を試みた。具体的には、円柱状の花崗岩供試体端面に設置した超音波探触子で、供試体直径方向に伝播する表面波を励起させる。この方法により、送信方向を一定の角度で段階的に変化させたときの表面波振幅や速度、周波数の変化を見ることで、音響異方性の程度を調べた。その結果、マイクロクラックによる見かけの剛性変化に起因すると考えられる音響異方性が、表面波を計測することによって検出できることが示された。